摘要：為探究不同生草處理對滇中蘋果園土壤酶活性和微生物群落多樣性的影響。本研究選取南方果園常見的光葉紫花苕（Vicia villosa），菊苣（Cichorium intybus）和鼠茅草（Vulpia myuros）3種牧草，以自然生草（CK1）和清耕（每月人工除草一次，CK2）處理為對照，測定0～30 cm耕層土壤酶活性及微生物群落多樣性。結(jié)果表明，與清耕相比，人工生草改善了土壤理化性狀。光葉紫花苕處理土壤過氧化氫酶，蔗糖酶和脲酶活性顯著提高，增幅分別為12.70%，45.30%，45.45%。土壤微生物群落數(shù)量以菊苣處理提升顯著，細(xì)菌數(shù)量增幅為42.76%（較CK1），49.02%（較CK2）；真菌數(shù)量增幅為49.76%（較CK1），42.28%（較CK2）。土壤微生物中變形菌門（Proteobacteria）和子囊菌門（Ascomycota）占據(jù)主導(dǎo)地位，放線菌門（Actinobacteria）和酸桿菌門（Acidobacteriota）主導(dǎo)了酶活性對土壤酸堿度的響應(yīng)。此外，土壤含水量、pH、全氮及全鉀含量是影響滇中蘋果園土壤養(yǎng)分及酶活性的重要因子。

關(guān)鍵詞：果園生草；土壤理化性狀；土壤酶活性；土壤微生物；相關(guān)性分析

中圖分類號：S154.3" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " 文章編號：1007-0435（2025）02-0419-10

Effects of Grass Cultivation on Soil Enzyme Activity and Microbial Community Diversity of Apple Orchards in Dianzhong Area of China

YANG Jin-peng1，2， MU Lan3， QIU Jia-yue1，2， WU Zong-ye1，2， ZHANG Xin-liang1，2，

ZHANG Mei-yan2， CAI Ming2*， HUANG Bi-zhi2*

（1.Faculty of Animal Science and Technology， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan Province 650201， China；

2.Academy of Grassland and Animal Science， Kunming， Yunnan Province 650212， China；3.College of Landscape and Horticulture，

Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan Province 650224， China）

Abstract：To investigate the impacts of different grass cultivation treatments on soil enzyme activities and microbial community diversity of apple orchards in Dianzhong area， we selected three common forage species in southern China， including Vicia villosa， Cichorium intybus， and Vulpia myuros， with natural grass （CK1） and clean tillage （with monthly manual weeding， CK2） as controls. Soil enzyme activities and microbial community diversity were assessed in the 0-30 cm soil layer. The results showed that compared with CK2， artificial grass improved the soil physicochemical properties. The Vicia villosa treatment showed the most significant increase in soil catalase， sucrase， and urease activities by 12.70%， 45.30%， and 45.45%， respectively. Moreover， The population size of soil microbial communities significantly increased in Cichorium intybus treatment， and the number of bacteria increased by 42.76% （compared with CK1） and 49.02% （compared with CK2）， and the number of fungi increased by 49.76% （compared with CK1） and 42.28% （compared with CK2）. In conclusion， Proteobacteria and Ascomycota dominated soil microorganisms， while Actinobacteria and Acidobacteriota dominated the responses of enzyme activity to soil pH. Additionally， soil moisture content， pH， total nitrogen and total potassium content were important factors affecting soil nutrient and enzyme activities in apple orchards in Dianzhong area.

Key words：Orchard grass cultivation；Soil physicochemical properties；Soil enzyme activity；Soil microbe；Correlation analysis

果園生草是指在果樹行間或株間進(jìn)行人工牧草種植或自然生草的一種土壤管理制度［1］，具有改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性狀，調(diào)節(jié)小氣候，提高果實品質(zhì)等作用［2-4］。渭北旱地蘋果園種植白三葉（Trifolium repens），多年生黑麥草（Lolium perenne）以及攀枝花地區(qū)芒果園種植紫云英（Astragalus sinicus）均可顯著降低0～60 cm土層土壤容重，提高土壤總孔隙度［5-6］，對改變土壤機(jī)械組成，提高田間持水量和通氣性具有重要作用。研究表明生草覆蓋可有效提高果園土壤中全氮，全磷，全鉀，有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分等含量［7-9］，且0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量均高于20～40 cm土層土壤，同時隨年限增加效果顯著。有關(guān)果園生草措施對土壤酶活性和微生物群落地影響機(jī)制研究已成為當(dāng)今果園生草領(lǐng)域的研究熱點之一。土壤酶和微生物具有分解有機(jī)物，促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)，維持土壤生態(tài)平衡等作用，可直觀反映土壤健康狀態(tài)。土壤酶主要來自微生物和動植物殘體，參與物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)化，是土壤中最為活躍的有機(jī)成分之一，其活性高低與土壤肥力和微生物活動密切相關(guān)［10］，研究表明秦嶺北麓獼猴桃園和陜西渭北柿子園種植白三葉可提高土壤過氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性［11-12］，其中淺層（0～20 cm）土壤酶活性提升效果優(yōu)于深層（20～40 cm）土壤，因動植物殘體和微生物等富集在近表層土壤，加強該區(qū)域酶的作用底物，從而提高酶活性。

此外，生草還可提高土壤微生物數(shù)量，且效果隨人工牧草種植年限增加而提高［13］。隴東地區(qū)蘋果園套種紫花苜蓿（Medicago sativa），鴨茅（Dactylis glomerata）和白三葉可顯著提高土壤真菌Alpha多樣性［14］，以紫花苜蓿表現(xiàn)最佳，因其利于土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分積累，利于土壤真菌生長繁殖，從而提高相對豐度。關(guān)中地區(qū)獼猴桃園混播紫云英，多年生黑麥草和毛苕子（Vicia villosa Roth.）可改變土壤細(xì)菌組成，提高細(xì)菌Beta多樣性及群落之間相互作用關(guān)系，降低差異代謝通路代謝功能［15］，豫西黃土高原蘋果園單播毛苕子可提高土壤養(yǎng)分含量和線蟲總豐度［16］，表明生草有助于改善果園土壤微生態(tài)環(huán)境。而土壤微生物是植物根系與土壤之間養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和運輸?shù)闹匾橘|(zhì)，直接影響植物生長和土壤生態(tài)功能［17］。

探明生草后土壤酶活性和微生物群落變化特征，對深刻理解果園生草模式對土壤健康狀態(tài)和生態(tài)功能調(diào)節(jié)機(jī)制具有重要意義。目前，果園生草領(lǐng)域相對缺乏南方果園土壤的系統(tǒng)研究，云南省果園面積超過73萬hm2，在如此大面積的果園內(nèi)利用行間空地種植牧草，對提高果實品質(zhì)，緩解牧草供應(yīng)不足的問題具有重要意義。本研究以云南曲靖矮砧密植蘋果園土壤為研究對象，播種光葉紫花苕（Vicia villosa），菊苣（Cichorium intybus）和鼠茅草（Vulpia myuros），并設(shè)置自然生草和清耕作為兩組對照，探究不同生草處理對蘋果園土壤理化性狀，酶活性和微生物群落多樣性的影響，以期為云南同類地區(qū)的果園生草的科學(xué)管理模式提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與試驗設(shè)計

試驗小區(qū)位于云南省曲靖市馬鳴鄉(xiāng)的果園種草示范基地（25°31′38″ N，103°38′72″ E）。該試驗站海拔約1992 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫 13.6℃，最熱月平均溫度21℃，最冷月平均溫度 5℃，平均無霜期260 d，年均降雨量1032 mm，降雨集中在5—10月，具有季節(jié)性干濕分明特點，年均蒸發(fā)量1500～2000 mm，年日照時數(shù)1985 h以上，土壤以紅壤和黃壤為主，呈微酸性，土質(zhì)較為疏松，肥力中等［18］，基本理化性狀如表1所示。

試驗地為矮砧密植蘋果園，果樹建植4 a，品種為‘瑞香紅’（Malus domestica ‘Ruixianghong’），果樹行距4 m，株距1 m，樹下培土起壟（寬1 m，高40 cm）并覆黑膜。2023年5月中旬對果樹行間土壤翻耕（深30 cm）、晾曬并清除雜草后條播撒種，種草樣地小區(qū)長20 m，寬2.5 m，設(shè)5個處理：①自然生草（CK1）主要群落為馬唐（Digitaria sanguinalis）、牛膝菊（Galinsoga parviflora）、藜（Chenopodium album）、稗草（Echinochloa crus-galli）、鬼針草（Bidens pilosa）等；②清耕（CK2），小區(qū)土壤翻耕后進(jìn)行裸地管理，③光葉紫花苕（GY），播種量105 kg·hm-2；④菊苣（JY），播種量7.5 kg·hm-2；⑤鼠茅草（SY），播種量21 kg·hm-2。

1.2 樣品采集

于2024年3月牧草初花期在試驗小區(qū)內(nèi)用40 mm土鉆以“S”型5點取樣取0～30 cm耕層土壤。去除表層雜質(zhì)后每小區(qū)的5個土樣混合均勻，采用4分法取500 g土樣帶回實驗室。每個處理小區(qū)3次重復(fù)，所有新鮮土樣分成2份。一部分土樣自然風(fēng)干，過1 mm篩，用于測定土壤酶活性，另一部分土樣過2 mm篩，置于干冰盒內(nèi)，帶回實驗室于-80℃ 液氮中保存，用于測定土壤細(xì)菌，真菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)。取樣過程中，每處理小區(qū)隨機(jī)選取3個采樣點，去除2 cm左右的土壤表層后環(huán)刀取土，用于測定土壤容重。

1.3 土壤理化性狀、養(yǎng)分含量及酶活性的測定

土壤容重（BD）采用環(huán)刀法測定，含水量（SM）采用烘干法（（105±2）℃烘烤48 h）測定，孔隙度（SP）采用干重法測定，pH采用pH計測定（水土比為2.5∶1）。全氮（TN）采用凱氏定氮法測定，速效磷（AP）采用碳酸氫鈉浸提－鉬銻抗比色法測定，速效鉀（AK）采用乙酸銨浸提－火焰光度法測定［19］。土壤酶活性采用北京盒子生工科技有限公司生產(chǎn)的試劑盒測定，過氧化氫酶（CAT）：測定其分解H2O2時反應(yīng)溶液在240 nm處吸光值的變化速率，以24 h后1 g風(fēng)干土樣催化降解的H2O2（mg）表示；蔗糖酶（SUC）：測定其催化蔗糖降解產(chǎn)生的還原糖與3，5-二硝基水楊酸反應(yīng)后產(chǎn)生的棕紅色氨基化合物在540 nm處的吸光值，以24 h后1 g土樣中產(chǎn)生的還原糖（mg）表示；脲酶（URE）：測定其水解尿素生成的NH3-N在強堿性介質(zhì)中與次氯酸鈉和苯酚反應(yīng)后產(chǎn)生的水溶性藍(lán)色染料靛酚藍(lán)在630 nm處吸光值，以24 h后1 g土樣中的NH3-N質(zhì)量（mg）表示。

1.4 土壤微生物多樣性的測定

土壤微生物多樣性測序，采用TGuide S96磁珠法從土壤樣品中提取總基因組DNA。擴(kuò)增后產(chǎn)物在1.8% 瓊脂糖凝膠電泳上驗證，并使用 Nano Drop 2000 UV-紫外分光光度計 （Thermo Scientific， Wilmington， USA）檢測DNA濃度和純度。測序信息如表2所示，PCR在10 μL的總反應(yīng)體積下進(jìn)行：基因組DNA 5-50 ng，上游引物（10 μmol）0.3 μL，下游引物（10 μmol）0.3 μL，KOD FX Neo Buffer 5 μL，dNTP（2 mmol each）2 μL，KOD FX Neo 0.2 μL，ddH2O補充至10 μL。PCR反應(yīng)條件：95℃ 5min，95℃ 30 s，50℃ 30 s，72℃ 40 s，72℃ 7 min并循環(huán)20次。使用Omega DNA試劑盒（Omega Inc.，Norcross，GA，USA）純化擴(kuò)增產(chǎn)物，Qsep-400（BiOptic，Inc.，New Taipei City，Taiwan，ROC）進(jìn)行定量。擴(kuò)增子文庫在Illumina novaseq6000上進(jìn)行雙端測序（2×250）。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 24.0對數(shù)據(jù)檢驗正態(tài)分布和方差齊性后進(jìn)行單因素方差分析，多重比較采用LSD法，數(shù)據(jù)以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。相關(guān)性分析采用Origin 2021中Correlation Plot繪制。土壤微生物多樣性數(shù)據(jù)是基于 Illumina NovaSeq平臺制造商的建議測序， 通過QIIME2 2020.6［20］進(jìn)行過濾去噪，使用KRONA v2.6對物種注釋結(jié)果進(jìn)行可視化展示Alpha多樣性反映單個樣品物種豐富度及物種多樣性，使用QIIME2 2020.6軟件對樣品Alpha多樣性指數(shù)進(jìn)行評估并計算Ace，Chao1，Simpson，Shannon；Beta 多樣性由QIIME2 2020.6計算，采用R語言包繪制，樣品間距離熱圖基于Heatmap距離算法，通過R語言工具繪制樣品熱圖并用Origin 2021中Heat Map with Dendrogram調(diào)節(jié)色塊。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生草處理對蘋果園土壤理化性狀和養(yǎng)分含量的影響

如表3所示，與CK1相比，JY處理的土壤pH值顯著升高（Plt;0.05），GY，JY，SY處理的SM，TN含量顯著升高（Plt;0.05）。與CK2相比，GY，JY處理的土壤pH值顯著升高（Plt;0.05），增幅分別為5.04%，10.87%。GY，JY，SY處理的SM，AK含量顯著升高（Plt;0.05），其中GY處理提升效果更佳，增幅分別為54.02%，22.02%。4種生草處理TN含量均顯著升高（Plt;0.05），依次為JYgt;GYgt;SYgt;CK1。GY處理的AP含量顯著高于CK2（Plt;0.05），CK1處理的土壤pH值，SM，TN和AP含量顯著高于CK2（Plt;0.05）。

2.2 不同生草處理對蘋果園土壤酶活性的影響

由圖1可知，與CK1相比，GY處理的CAT，SUC，URE活性及JY處理的SUC活性均顯著提高（Plt;0.05）。與CK2相比，GY，JY處理的CAT，SUC，URE活性均顯著提高（Plt;0.05），其中GY處理提升效果更佳，增幅分別為12.70%，45.30%，45.45%。SY處理的SUC活性顯著高于CK1和CK2（Plt;0.05），增幅分別為22.25%，30.63%。CK1處理的CAT，SUC，URE活性均高于CK2，以URE活性提升效果顯著（Plt;0.05），增幅為27.27%。

2.3 滇中蘋果園土壤理化性狀和養(yǎng)分含量與酶活性相關(guān)性分析

相關(guān)性分析結(jié)果表明（圖2），SM，pH與CAT，URE呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），TN，AK與SUE呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），SM與SP，AP，AK呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）；TN與SP呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），可見土壤理化性狀和養(yǎng)分含量與相關(guān)酶活性之間存在緊密聯(lián)系，相互影響并共同起到調(diào)節(jié)作用。

2.4 不同生草處理對蘋果園土壤微生物多樣性O(shè)TU相關(guān)性分析

對細(xì)菌16S rRNA V3+V4區(qū)域測序后得到總有效序列數(shù)1 162 029，獲得讀數(shù)1 082 672條，對真菌its1區(qū)域測序后得到總有效序列數(shù)1 167 014，獲得讀數(shù)964 135條，在相似度大于97%的水平下將其統(tǒng)計為不同處理的OTU（Operational Taxonomic Units ）信息，得到土壤細(xì)菌和真菌在不同生草處理環(huán)境下的主要微生物。共產(chǎn)生25493個土壤細(xì)菌OTU和9762個土壤真菌OTU ，其中土壤細(xì)菌共有的OTU個數(shù)為79，而土壤真菌共有的OTU個數(shù)為180（圖3）。關(guān)于細(xì)菌（圖3a），CK1，GY和JY處理的土壤細(xì)菌OTU個數(shù)高于CK2，且以JY效果最佳，為6591個，分別高于CK1和CK2 42.76%、49.02%；GY，CK1處理較CK2分別提高了24.69%，4.39%的OTU個數(shù)。土壤真菌在不同生草處理下也表現(xiàn)出不同OTU個數(shù)（圖3b），GY、JY和SY處理土壤真菌OTU個數(shù)均高于CK1和CK2，以JY效果最佳，為2507個，SY次之，為2028個，GY最低，為1791個，3種處理土壤真菌OTU個數(shù)分別比CK1高49.76%，21.15%，6.99%，比CK2高42.28%，15.10%，1.65%；CK1處理土壤真菌OTU個數(shù)比CK2低4.99%。

2.5 不同生草處理對蘋果園土壤微生物Alpha多樣性分析

本試驗對5組處理的測序覆蓋度均大于99.92%，證明本次試驗測序數(shù)據(jù)可較為全面地表示土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成。如表4所示，不同生草處理間土壤細(xì)菌和真菌Ace，Chao1，Shannon指數(shù)存在差異，而Simpson指數(shù)在各組間差異不大。CK1，GY，JY，SY處理土壤細(xì)菌和真菌Ace，Chao1指數(shù)均高于CK2，以JY處理最高，依次為GYgt;CK1gt;SYgt;CK2。

2.6 不同生草處理對蘋果園土壤微生物群落Beta多樣性分析

由圖4可知，選取細(xì)菌，真菌在門水平下的分類（單元gt;15），如細(xì)菌浮霉菌門（Planctomycetoa），芽單胞菌門（Gemmatimonadota），甲基異硝酸還原菌門（Methylomirabilota），變形菌門（Proteobacteria）和厚壁菌門（Firmicutes）；真菌土霉菌門（Mortierellomycota），球囊菌門（Glomeromycota），子囊菌門（Ascomycota），芽枝霉門（Blastocladiomycota）和壺菌門（Chytridiomycota）。不同生草處理土壤細(xì)菌，真菌在門水平下橫向聚類后，樣品從CK1到JY處理顏色差異顯著，顏色由藍(lán)色到紅色表示樣品間距離由近到遠(yuǎn)。如圖4a所示，土壤細(xì)菌方面，JY處理浮霉菌門（Planctomycetoa），芽單胞菌門（Gemmatimonadota） 和SY處理甲基異硝酸還原菌門（Methylomirabilota）群落豐度高于其他生草處理，CK1變形菌門（Proteobacteria）群落豐度高于其他處理，CK2厚壁菌門（Firmicutes）群落豐度高于其他處理。如圖4b所示，土壤真菌方面，GY處理土霉菌門（Mortierellomycota），JY處理球囊菌門（Glomeromycota），SY處理子囊菌門（Ascomycota）群落豐度高于其他生草處理，CK1芽枝霉門（Blastocladiomycota）群落豐度高于其他處理，CK2壺菌門（Chytridiomycota）群落豐度高于其他處理。

2.7 不同生草處理對蘋果園土壤微生物群落相對豐度組成分析

根據(jù)測序結(jié)果對各物種注釋，并選擇樣品在門水平上豐度排前15的優(yōu)勢物種，制作土壤細(xì)菌、真菌物種分布柱狀圖。圖5a中，土壤細(xì)菌在門水平上排前8的是變形菌門（Proteobacteria），酸桿菌門（Acidobacteriota），綠彎菌門（Chloroflexi），放線菌門（Actinobacteriota），芽單胞菌門（Gemmatimonadota），黏細(xì)菌門（Myxococcota）［21］ ，擬桿菌門（Bacteroidota）和甲基異硝酸還原菌門（Methylomirabilota），生草處理土壤放線菌門和綠彎菌門較CK1，CK2群落豐度增加較多，JY處理放線菌門增加最多，是CK1的1.43倍，是CK2的2.25倍；而酸桿菌門，黏細(xì)菌門較CK1，CK2群落豐度降低，尤其在JY中最為明顯，較CK1分別降低了39.61%，64.29%，較CK2分別降低了48.13%，67.39%。

圖5b中，土壤真菌在門水平上排前5的是子囊菌門（Ascomycota），擔(dān)子菌門（Basidiomycota），土霉菌門（Mortierellomycota），球囊菌門（Glomeromycota）和壺菌門（Chytridiomycota）。GY，JY，SY處理擔(dān)子菌門相對豐度均高于CK2，分別提高了0.55%，12.15%，16.57%。與對照相比，GY處理球囊菌門群落相對豐度增加最多，是CK1的1.50倍，是CK2的2.33倍，而生草處理子囊菌門和壺菌門群落相對豐度呈降低趨勢，SY處理壺菌門群落相對豐度降低最明顯，較CK1降低了46.15%，較CK2降低了30.00%。

3 討論

3.1 不同生草處理對蘋果園土壤理化性狀和養(yǎng)分含量的影響

與清耕相比，3種人工生草處理降低了0～30 cm土層土壤容重，提高了土壤孔隙度，與王迅等［22］在四川柑桔園內(nèi)生草的研究結(jié)果一致，種植光葉紫花苕和鼠茅草均可降低土壤容重，提高總孔隙度。本研究中自然生草和3種人工生草處理下的土壤含水量與清耕相比顯著升高，且人工生草效果優(yōu)于自然生草，與已有研究結(jié)果一致［23-25］，與傳統(tǒng)清耕模式相比，生草后果園土壤含水量得到有效提升，牧草根系活動改善了土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性［26］，提高孔隙度，增強對雨水的吸附和儲存能力。但也有研究表明生草后土壤含水量會呈現(xiàn)降低趨勢［27-28］，生草后增加了地表植被覆蓋率，而水分不足時會加劇牧草與果樹間的水分競爭，過多消耗淺層土壤水分，因此林草耦合系統(tǒng)構(gòu)建要注意減少水肥競爭，可通過控制和調(diào)整牧草種植帶寬度減少牧草自身水分蒸發(fā)［29］，以減少對土壤水分的消耗。自然生草能夠保留果園內(nèi)良性雜草，消除惡性雜草，起到調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境的作用［30］，本研究表明，與清耕相比，自然生草和人工生草提高了0～30 cm土層土壤全氮，速效磷和速效鉀含量，人工生草效果優(yōu)于自然生草，且種植光葉紫花苕對提高土壤養(yǎng)分含量效果更佳，這與秦秦等［8］和張朋朋等［31］研究結(jié)果一致，二者分別于上海獼猴桃園和陜北蘋果園進(jìn)行生草研究后表明，生草顯著提高了0～40 cm土層土壤養(yǎng)分含量，這是由于生草后增加了土壤中植物殘體和凋落物的生物量，促進(jìn)淺層土壤微生物分解腐殖質(zhì)，加快速效養(yǎng)分含量變化［32］，有利于土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分的積累［33-34］。本研究所處試驗地區(qū)土壤呈弱酸性，與清耕相比，自然生草和人工生草顯著提高了土壤pH值，且人工生草處理的提高幅度大于自然生草，其中菊苣處理將土壤pH值調(diào)節(jié)為弱堿性。韋鑫等［35］研究表明，貴州梨園生草光葉紫花苕可將土壤pH值由4.85調(diào)節(jié)為5.84，向減弱土壤酸性的趨勢變化，而王迅等［22］研究表明，種植鼠茅草可將土壤pH值由7.82調(diào)節(jié)為7.02，向減弱土壤堿性的趨勢變化。生草對土壤pH值起到調(diào)節(jié)作用，可有效降低堿性土壤pH值［36］，提高酸性土壤pH值［37］，使其向著利于果樹生長的方向變化。

3.2 不同生草處理對蘋果園土壤酶活性的影響

土壤酶參與生物化學(xué)過程，其活性可直觀反映土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和生物活動狀況，通常作為土壤健康狀況和質(zhì)量的重要評價指標(biāo)［38］，果園生草可顯著提高土壤脲酶，磷酸酶，蔗糖酶，過氧化氫酶和纖維素酶的活性［12，39］。本研究表明，與清耕相比，3種人工生草處理均提高了土壤過氧化氫酶，蔗糖酶和脲酶活性，且光葉紫花苕處理土壤過氧化氫酶和脲酶活性最高，鼠茅草處理土壤蔗糖酶活性最高，這與侯宇輝等［40］研究結(jié)果相似，生草后土壤蔗糖酶和脲酶活性顯著升高，以光葉紫花苕效果最佳，可能是生草后枯草掉落物及土壤腐殖成分引起微生物群落多樣性及豐度增加，進(jìn)而影響到酶活性［41］。本研究中自然生草處理土壤蔗糖酶和脲酶活性均高于清耕，且3種人工生草處理對酶活性的提升效果優(yōu)于自然生草，這與葛永申等［9］研究結(jié)果一致，其認(rèn)為間作光葉紫花苕和油菜的土壤蔗糖酶和脲酶活性高于自然生草。但對過氧化氫酶影響不一致，其中光葉紫花苕和菊苣處理土壤過氧化氫酶活性略高于自然生草小區(qū)，而種植鼠茅草的土壤過氧化氫酶活性略低于自然生草小區(qū)，這可能是該時期鼠茅草正處于生長后期，易枯萎倒伏并覆于地表［42］，自身生物量較低，植株長勢較弱，參與土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化，有機(jī)質(zhì)形成等能力較弱，進(jìn)而影響土壤中過氧化氫酶活性。土壤過氧化氫酶參與化合物氧化，蔗糖酶參與有機(jī)體循環(huán)，脲酶促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分子肽鍵水解［43-44］，且酶活性并非長期處于高度活躍狀態(tài)，其會隨著時間推移或果樹生育期的變化而呈現(xiàn)不同的趨勢［45］。土壤理化性狀和養(yǎng)分含量與相關(guān)酶活性之間相互聯(lián)系，相互作用，形成一個有機(jī)的整體，共同調(diào)節(jié)果園土壤養(yǎng)分利用與轉(zhuǎn)化，進(jìn)而影響果樹及果實的生長發(fā)育。

3.3 不同生草處理對蘋果園土壤耕層微生物多樣性的影響

土壤微生物是土壤酶的主要來源之一，可將土壤中的植物根系、凋落物及殘體腐殖質(zhì)等有機(jī)大分子分解轉(zhuǎn)化成可供植物吸收利用的單體，進(jìn)而形成改變土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化途徑［46-47］，微生物多樣性常被作為評價土壤營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化活躍度和循環(huán)強度的重要指標(biāo)［48］。本研究表明，蘋果園種植光葉紫花苕，菊苣和鼠茅草均能提高門水平下土壤細(xì)菌，真菌豐度和群落多樣性，與清耕相比，生草處理土壤細(xì)菌浮霉菌門，芽單胞菌門，變形菌門和甲基異硝酸還原菌門豐度增加。芽單胞菌門具有典型的植物促生作用，可進(jìn)行生物固氮并誘導(dǎo)植物分泌激素，進(jìn)而提高土壤肥力或抑制病原生長［49］；而甲基異硝酸還原菌是厭氧菌，能夠利用甲烷和亞甲基化合物進(jìn)行亞硝酸鹽還原，從而參與到土壤硝化作用中，有助于維持土壤中氮循環(huán)的平衡。這表明生草處理可通過調(diào)節(jié)土壤微生物活動促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)，提高肥力，并與植物互作進(jìn)行生物防治。此外，不同生草處理可通過改變微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)而調(diào)節(jié)土壤pH值［50-51］，本研究發(fā)現(xiàn)，生草后的土壤酸桿菌門豐度較清耕處理有所降低，放線菌門豐度較清耕處理有所增加，同時土壤pH值由弱酸性向弱堿性變化，而在其他研究中，土壤pH值向弱酸性變化的同時，土壤中放線菌門豐度降低［52］，酸桿菌門豐度增加［53］。放線菌適宜生長在中性偏堿性土壤中［54］，酸桿菌門為嗜酸菌，適宜生長在中性偏酸性土壤中［55］，表明酸桿菌門和放線菌門的豐度變化和土壤pH值具有較強的相關(guān)性。二者在土壤物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)環(huán)境構(gòu)建中具有重要的生態(tài)學(xué)作用，對于土壤酸堿度的變化有一定影響，關(guān)于2種菌與土壤pH值間的影響機(jī)理還需做進(jìn)一步研究。

與清耕相比，自然生草處理土壤真菌Shannon指數(shù)差異不顯著，與姜莉莉等［56］研究結(jié)果一致，連續(xù)3 a生草后土壤真菌Shannon指數(shù)變化不大，人工生草土壤真菌Shannon指數(shù)隨年限下降。生草可提高土壤真菌Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)，以及土壤真菌子囊菌門，擔(dān)子菌門及接合菌門的豐度［57］。本研究表明，人工生草處理土壤真菌土霉菌門，球囊菌門，子囊菌門和芽枝霉門豐度有所增加，但不顯著，這可能與土壤真菌在有機(jī)物分解過程中起主要作用［58］，其適應(yīng)性強，穩(wěn)定性較高等因素有關(guān)。人工生草后將土壤細(xì)菌轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰冃尉T為主的物種，將真菌轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰幽揖T為主的物種，表明變形菌門和子囊菌門在人工生草的體系結(jié)構(gòu)中起到至關(guān)重要的作用。

4 結(jié)論

生草改善了滇中地區(qū)蘋果園土壤理化性狀，提高了酶活性和微生物多樣性。土壤真菌比細(xì)菌更具穩(wěn)定性和適應(yīng)性，其中細(xì)菌的變形菌門和真菌的子囊菌門占據(jù)主導(dǎo)地位，放線菌門和酸桿菌門協(xié)同作用，主導(dǎo)了酶活性對土壤酸堿度的響應(yīng)。此外，土壤含水量，pH，全氮及全鉀含量是影響滇中蘋果園土壤養(yǎng)分及酶活性的重要因子。綜合而言，生草對改善滇中地區(qū)蘋果園土壤質(zhì)量和微域環(huán)境具有重要作用，且種植光葉紫花苕和菊苣效果顯著。

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